СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2016 года по МПК C01B25/20 

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ, в частности к способам получения фосфорной кислоты, и может быть использовано для утилизации загрязненного белого фосфора.

Известны способы получения термической фосфорной кислоты и ее солей сжиганием фосфора в камере сгорания с последующей гидратацией фосфорного ангидрида водой.

Известен «Способ получения фосфорной кислоты» (RU 2443622) сжиганием в автоклаве, в атмосфере кислорода, шламов загрязненного белого фосфора с последующей гидратацией полученной пятиокиси фосфора. Данный способ взят нами в качестве прототипа.

Недостатками известных способов являются сложность используемого оборудования, большие энергетические затраты, образование побочных продуктов горения при сгорании шлама, их растворение в воде и загрязнение полученной фосфорной кислоты, выбросы непоглощенной окиси фосфора в атмосферу и загрязнение окружающей среды.

Цель заявляемого изобретения - обеспечение экологической чистоты процесса, упрощение производства и достижение экономической выгоды за счет уменьшения энергетических затрат.

Сущность изобретения

Предлагаемый в качестве изобретения способ включает подачу воздуха в автоклав под давлением, взаимодействие растворенного кислорода с загрязненным шламсодержащим белым фосфором с образованием P₂O₅. Затем пятиокись фосфора гидратируется с образованием фосфорной кислоты.

На фиг. 1 представлена схема установки для получения фосфорной кислоты: поз. 1 - корпус, поз. 2 - манометр, поз. 3 - вентиль, поз. 4 - крышка, поз. 5 - емкость, поз. 6 - вода, поз. 7 - фосфор со шламом.

Процесс проводят в емкости внутри автоклава, куда помещают измельченный загрязненный шламом белый фосфор, его заливают водой, затем в автоклав подают воздух под давлением 0,3 мПа и 0,6 мПа, при этом белый фосфор окисляется кислородом до пятиокиси фосфора (P2O5) и полученный оксид гидратируется с образованием фосфорной кислоты, а шлам откладывается во внутренней емкости.

При температуре 15-25°С в автоклав подается воздух под давлением 0,3 мПа и 0,6 мПа. Давление воздух внутри автоклава затем поддерживается постоянным. При увеличении давления в системе равновесие абсорбция ↔ десорбция кислорода водой смещается в сторону абсорбции и увеличения концентрации растворенного в воде кислорода. Адсорбированный частицами под водой кислород окисляет белый фосфор.

Объем воды в емкости и количество подаваемого воздуха в автоклав зависят от количества, взятого для окисления шламсодержащего белого фосфора. Изменением давления воздуха в системе можно регулировать концентрацию получаемой фосфорной кислоты и кинетику химической реакции.

Примеры осуществления способа

Пример 1. Во внутреннюю емкость внутри автоклава (фиг. 1) вводится измельченный шламсодержащий белый фосфор в количестве 2,0 г и заливается 200 мл воды. При окислении фосфора образуется пятиокись фосфора, который поглощается водой с образованием фосфорной кислоты. При давлении воздуха в системе 0,3 мПа концентрация образующейся фосфорной кислоты составляет 0,3 моль/л.

Пример 2. Процесс проводится по примеру 1 с тем отличием, что во внутренней емкости содержится 4 г фосфора. При давлении воздуха 0,6 мПа концентрация образующейся фосфорной кислоты составляет 0,55 моль/л.

Признаки изобретения, отличительные от прототипа.

1. По предлагаемому способу шламсодержащий фосфор окисляют кислородом под водой, а по прототипу сжигают в атмосфере кислорода.

2. По предлагаемому способу в автоклав подают воздух под давлением 0,3 мПа и 0,6 мПа, а по прототипу в автоклав подают кислород.

Технический результат, получаемый от реализации предлагаемого способа.

Таким образом, кинетику химической реакции и концентрацию получаемой фосфорной кислоты можно регулировать при помощи изменения давления воздуха в реакционной системе.

Проведение процесса по предлагаемому способу позволяет получить фосфорную кислоту нужной концентрации в одном аппарате при обычной температуре и относительно низком давлении. Полностью исключается выброс в окружающую среду окиси фосфора.

Информации, принятые во внимание

1. «Способ получения фосфорной кислоты» (RU 2443622) - прототип.

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ, в частности к способам получения фосфорной кислоты, и может быть использовано для утилизации загрязненного белого фосфора. Способ заключается в окислении шламов загрязненного белого фосфора кислородом, с последующей гидратацией полученной пятиокиси фосфора. Процесс проводят в емкости внутри автоклава. В емкость помещают белый фосфор, заливают его водой. Затем подают воздух давлением 0,3 мПа и 0,6 мПа. Растворенный кислород взаимодействует с загрязненным шламсодержащим белым фосфором с образованием P₂O₅. Затем пятиокись фосфора гидратируется с образованием фосфорной кислоты. Шлам откладывается во внутренней емкости. Способ позволяет регулировать кинетику химической реакции и концентрацию получаемой фосфорной кислоты при помощи изменения давления воздуха в реакционной системе. Проведение процесса по предлагаемому способу позволяет получить фосфорную кислоту нужной концентрации в одном аппарате при обычной температуре и относительно низком давлении. Полностью исключается выброс в окружающую среду окиси фосфора. 1 ил., 2 пр.

Способ получения фосфорной кислоты, заключающийся в окислении шламов загрязненного белого фосфора кислородом, с последующей гидратацией полученной пятиокиси фосфора, отличающийся тем, что процесс проводят в емкости внутри автоклава, куда помещают измельченный загрязненный шламом белый фосфор, его заливают водой, затем в автоклав подают воздух под давлением 0,3 мПа и 0,6 мПа, при этом белый фосфор окисляется кислородом до пятиокиси фосфора (P₂O₅) и полученный оксид гидратируется с образованием фосфорной кислоты, а шлам откладывается во внутренней емкости.